第2節(jié)基因工程及其應(yīng)用,第6章從雜交育種到基因工程,學(xué)習(xí)目標(biāo)1.概述基因工程的原理和應(yīng)用。2.了解轉(zhuǎn)基因生物和轉(zhuǎn)基因食品的安全性。,新知導(dǎo)學(xué),達(dá)標(biāo)檢測,內(nèi)容索引,新知導(dǎo)學(xué),1.基因工程的概念(1)基因工程，又叫做基因拼接技術(shù)或技術(shù)。通俗地說，就是按照人們的意愿，把一種生物的某種基因提取出來，加以，然后放到另一種生物的細(xì)胞里，定向地改造生物的遺傳性狀。(2)基因工程是把一種生物的某種基因轉(zhuǎn)移到另一種生物體的細(xì)胞內(nèi)，基因的結(jié)構(gòu)基本沒有變化，只是位置發(fā)生了變化，所以應(yīng)該屬于。2.基因工程的基本工具(1)限制性核酸內(nèi)切酶限制性核酸內(nèi)切酶的作用特點(diǎn)是識別序列，并在_上切割DNA分子。,一、基因工程的原理,DNA重組,修飾改造,基因重組,特定的核苷酸,特定的,切點(diǎn),(2)DNA連接酶連接黏性末端或平末端和之間的缺口。(3)運(yùn)載體作用：將外源基因送入。種類：質(zhì)粒、和動植物病毒等。質(zhì)粒存在于許多細(xì)菌以及酵母菌等生物細(xì)胞中，是擬核或細(xì)胞核外能夠的很小的環(huán)狀DNA分子。上面通常含有的抗性基因可以作為用于目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞的檢測依據(jù)。,脫氧核糖,磷酸,受體細(xì)胞,噬菌體,自主復(fù)制,標(biāo)記基因,3.基因工程的操作步驟提取目的基因目的基因：人們的特定基因,目的基因與運(yùn)載體結(jié)合,用某種限制酶切割質(zhì)粒用切割目的基因加入酶質(zhì)粒和目的基因結(jié)合形成_,將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞：主要是借鑒或侵染細(xì)胞的方法,所需要,同一種限制酶,DNA連接,重組DNA分子,細(xì)菌,病毒,目的基因的檢測與鑒定,檢測：根據(jù)受體細(xì)胞中是否具有標(biāo)記基因，判斷目的基因是否導(dǎo)入受體細(xì)胞表達(dá)：受體細(xì)胞表現(xiàn)出特定的性狀，如棉花抗蟲性狀的表現(xiàn),例1如圖是基因工程主要技術(shù)環(huán)節(jié)的一個基本步驟，這一步驟需用到的工具是,答案,解析,A.DNA連接酶和解旋酶B.DNA聚合酶和限制性核酸內(nèi)切酶C.限制性核酸內(nèi)切酶和DNA連接酶D.DNA聚合酶和RNA聚合酶,解析如圖所示為目的基因與運(yùn)載體結(jié)合過程，需要基因的“剪刀”限制性核酸內(nèi)切酶和基因的“針線”DNA連接酶。此過程不涉及DNA復(fù)制，不需要DNA聚合酶和解旋酶。,解析,例2如圖所示為一項(xiàng)重要生物技術(shù)的關(guān)鍵步驟，X是獲得外源基因并能夠表達(dá)的細(xì)胞。下列有關(guān)說法不正確的是,答案,A.X是能合成胰島素的細(xì)菌細(xì)胞B.質(zhì)粒具有標(biāo)記基因和多個限制酶切點(diǎn)C.外源基因與運(yùn)載體的重組只需要DNA連接酶D.該細(xì)菌的性狀被定向改造,解析根據(jù)圖示，重組質(zhì)粒導(dǎo)入的是細(xì)菌細(xì)胞，所以X是能合成胰島素的細(xì)菌細(xì)胞，A正確；質(zhì)粒作為運(yùn)載體需要有多個限制酶切點(diǎn)以便轉(zhuǎn)運(yùn)多種目的基因，同時具有標(biāo)記基因以便檢測目的基因是否導(dǎo)入受體細(xì)胞內(nèi)，B正確；基因與運(yùn)載體的重組需要限制酶和DNA連接酶，C錯誤；基因工程的特點(diǎn)是能夠定向改造生物的性狀，D正確。,二、基因工程的應(yīng)用及其安全性,1.基因工程的應(yīng)用(1)基因工程與作物育種目的：獲得高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)和具有優(yōu)良品質(zhì)的農(nóng)作物，培育出具有各種的作物新品種。實(shí)例：的轉(zhuǎn)基因抗蟲棉。意義：抗蟲基因作物的使用，不僅減少了，大大降低了生產(chǎn)成本，而且還減少了農(nóng)藥對環(huán)境的污染。,抗逆性,抗棉鈴蟲,農(nóng)藥的用量,(2)基因工程與藥物研制實(shí)例：用基因工程方法生產(chǎn)胰島素。過程：胰島素基因與大腸桿菌的DNA分子，并且在大腸桿菌內(nèi)獲得成功的。(3)基因工程與環(huán)境保護(hù)實(shí)例：利用轉(zhuǎn)基因細(xì)菌降解有毒有害的化合物，吸收環(huán)境中的重金屬，分解泄漏的石油、處理工業(yè)廢水等。,重組,表達(dá),2.轉(zhuǎn)基因生物和轉(zhuǎn)基因食品的安全性,嚴(yán)格控制,大范圍推廣,安全性,例3轉(zhuǎn)基因成果令人嘆為觀止，下列不是轉(zhuǎn)基因成果的一項(xiàng)是A.抗蟲棉花B.能清除石油污染的假單胞桿菌C.我國奶牛的主要品種中國荷斯坦奶牛D.抗除草劑玉米,答案,解析,解析轉(zhuǎn)基因生物是指運(yùn)用基因工程操作程序，即通過提取目的基因、目的基因與運(yùn)載體結(jié)合、將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞、目的基因的檢測與鑒定等獲得的含有外源基因的生物。轉(zhuǎn)基因生物包括轉(zhuǎn)基因植物、轉(zhuǎn)基因動物和轉(zhuǎn)基因微生物?？瓜x棉花、能清除石油污染的假單胞桿菌、抗除草劑玉米都屬于轉(zhuǎn)基因成果。我國奶牛的主要品種中國荷斯坦奶牛，是雜交育種技術(shù)的結(jié)果。,例4下列關(guān)于基因工程及轉(zhuǎn)基因食品的安全性的敘述，正確的是A.基因工程經(jīng)常以抗生素抗性基因作為目的基因B.通過轉(zhuǎn)基因技術(shù)可獲得抗蟲糧食作物，從而增加糧食產(chǎn)量，減少農(nóng)藥使用C.通常用一種限制性核酸內(nèi)切酶處理含目的基因的DNA，用另一種限制性核酸內(nèi)切酶處理運(yùn)載體DNAD.若轉(zhuǎn)入甘蔗中的外源基因來源于自然界，則生產(chǎn)出來的甘蔗不存在安全性問題,答案,解析,解析基因工程常以抗生素抗性基因作為標(biāo)記基因；在基因工程的實(shí)驗(yàn)操作中通常用同一種限制性核酸內(nèi)切酶來處理含目的基因的DNA和運(yùn)載體DNA，使它們產(chǎn)生相同的黏性末端；若轉(zhuǎn)基因甘蔗中的外源基因來源于自然界，則仍可能存在食品安全、環(huán)境安全等安全性問題。,學(xué)習(xí)小結(jié),作種育種,藥物研制,限制酶,DNA連接酶,運(yùn)載體,運(yùn),載體,達(dá)標(biāo)檢測,1.判斷正誤(1)基因工程的原理是基因突變()(2)基因工程能夠定向地改變生物的性狀()(3)所有的限制酶都只能識別同一種特定的核苷酸序列()(4)基因工程中的運(yùn)載體只有質(zhì)粒()(5)只要目的基因進(jìn)入了受體細(xì)胞就能成功實(shí)現(xiàn)表達(dá)()(6)轉(zhuǎn)基因生物和轉(zhuǎn)基因食品都是不安全的(),答案,1,2,3,4,5,2.基因工程的正確操作步驟是目的基因與運(yùn)載體相結(jié)合將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞目的基因的檢測與鑒定提取目的基因A.B.C.D.,答案,1,2,3,4,5,解析,解析基因工程技術(shù)操作的四個步驟是：提取目的基因；目的基因與運(yùn)載體相結(jié)合；將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞；目的基因的檢測與鑒定。,3.質(zhì)粒是基因工程最常用的運(yùn)載體，下列有關(guān)質(zhì)粒的說法正確的是A.質(zhì)粒不僅存在于細(xì)菌中，某些病毒也具有B.細(xì)菌的基因只存在于質(zhì)粒上C.質(zhì)粒為小型環(huán)狀DNA分子，存在于擬核或細(xì)胞核(區(qū))外的細(xì)胞質(zhì)中D.質(zhì)粒是基因工程中的重要工具酶之一,答案,1,2,3,4,5,解析,1,2,3,4,5,解析質(zhì)粒存在于許多細(xì)菌以及酵母菌等生物中，是擬核或細(xì)胞核外能夠自主復(fù)制的很小的環(huán)狀DNA分子，在病毒、動植物細(xì)胞中是不存在的，故A錯誤；細(xì)菌的基因除少部分在質(zhì)粒上外，大部分在擬核中的DNA分子上，故B錯誤；質(zhì)粒是基因工程中的主要運(yùn)載體，故D錯誤。,4.下列關(guān)于轉(zhuǎn)基因生物與環(huán)境安全的敘述，錯誤的是A.重組的微生物在降解污染物的過程中可產(chǎn)生二次污染B.種植抗蟲棉可以減少農(nóng)藥的使用量，對環(huán)境沒有任何負(fù)面影響C.如果轉(zhuǎn)基因花粉中含有毒蛋白或過敏蛋白，可能會通過食物鏈傳遞到人體內(nèi)D.轉(zhuǎn)基因生物有可能對生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和人類的生活環(huán)境造成破壞,解析,答案,1,2,3,4,5,解析種植抗蟲棉雖然可以減少農(nóng)藥的使用量，但由于抗蟲害的轉(zhuǎn)基因作物的長期大量種植，會使目標(biāo)害蟲發(fā)生群體改變，產(chǎn)生抗性，更難殺滅。,5.酵母菌的維生素、蛋白質(zhì)含量高，可用于生產(chǎn)食品和藥品等。科學(xué)家將大麥細(xì)胞中的LTP1基因植入啤酒酵母菌中，獲得的啤酒酵母菌可產(chǎn)生LTP1蛋白，并釀出泡沫豐富的啤酒。基本的操作過程如下：,答案,1,2,3,4,5,解析,(1)該技術(shù)定向改變了酵母菌的性狀，這在可遺傳的變異的來源中屬于_。,基因重組,1,2,3,4,5,解析基因工程能克服遠(yuǎn)緣雜交不親和的障礙，使原本不在一起的基因組合到一起，使生物具有特定性狀，其原理為基因重組。,(2)本操作中為了將LTP1基因?qū)虢湍妇?xì)胞內(nèi)，所用的運(yùn)載體是_。,答案,1,2,3,4,5,解析,解析運(yùn)載體是取自大腸桿菌的質(zhì)粒(見圖)。,質(zhì)粒,(3)要使運(yùn)載體與LTP1基因連接，首先應(yīng)使用_進(jìn)行切割。(4)切割完成后，利用_將運(yùn)載體與LTP1基因連接。,答案,1,2,3,4,5,解析,解析基因工程中的“剪刀”為限制酶，兩個序列相同、能互補(bǔ)配對的黏性末端可用DNA連接酶“縫合”。,同一種限制酶,DNA連接酶,